DE3938016A1 - N-vinyl acetamide purificn. to remove acet-amide by extn. - with aromatic hydrocarbon and conc. aq. salt soln. and use in polymer and poly-vinyl:amine prodn. - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von N-Vinylacetamid, das mit bei seiner Herstellung ver wendeten Materialien verunreinigt wurde. Nach einem ande ren Aspekt bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Bildung von Poly(N-vinylacetamid), das hydrolysiert werden kann, um Poly(vinylamin) herzustellen.The invention relates to a method for cleaning of N-vinylacetamide, which ver used materials has been contaminated. After another Its aspect relates to an educational process of poly (N-vinylacetamide) that can be hydrolyzed, to make poly (vinylamine).
Beträchtliche Anstrengungen der Forschung widmen sich der Entwicklung ökonomischer Verfahren zur Synthese von Poly (vinylamin), das in Abhängigkeit von seinem Molekularge wicht in einer großen Anwendungsvielfalt verwendet werden kann, wie bei der Herstellung von Farbstoffen oder Färbe mitteln, als Flockungsmittel bei der Behandlung von Schlämmen oder als Viskositätsmittel bei der Papierher stellung und der Erdölerzeugung. Der kommerziell attrak tivste Weg zur Bildung von Poly(vinylamin) erfolgt durch die Hydrolyse von Poly(N-vinylamiden), die durch freie Radikalpolymerisation von N-Vinylamiden hergestellt wer den. Das zur Herstellung von Polyvinylaminen am üblichsten eingesetzte N-Vinylamin ist N-Vinylacetamid. N-Vinylacet amid kann durch Kondensation von Acetamid und Acetaldehyd hergestellt werden, um Ethyliden-bis-acetamid herzustel len, das dann pyrolysiert wird.Considerable efforts are being devoted to research Development of economical processes for the synthesis of poly (vinylamine) which, depending on its molecular weight important in a wide variety of applications can, as in the manufacture of dyes or dye as a flocculant in the treatment of Slurries or as a viscosity agent in the paper industry position and petroleum production. The commercially attractive Most effective way to form poly (vinylamine) is through the hydrolysis of poly (N-vinylamides) by free Radical polymerisation of N-vinylamides the. The most common for the production of polyvinylamines N-vinylamine used is N-vinyl acetamide. N-vinyl acetate amide can be obtained by condensation of acetamide and acetaldehyde are made to make ethylidene-bis-acetamide len, which is then pyrolyzed.
Durch die Art der Pyrolysereaktionen ist das durch diese Verfahren hergestellte N-Vinylacetamid mit den Ausgangs materialien der Reaktion oder mit Zwischenprodukten ver unreinigt. Zum Beispiel ist das durch die Pyrolyse von Ethyliden-bis-acetamid hergestellte N-Vinylacetamid mit einem Mol Acetamid pro Mol N-Vinylacetamid verun reinigt. Es zeigte sich, daß wegen der Nähe der Siede punkte dieser beiden Materialien eine saubere Trennung durch herkömmliche Destillationsverfahren ziemlich schwierig ist. Zusätzlich zum vorhandenen Acetamid sind häufig auch einige geringfügige Verunreinigungen vor handen, wie 1,1-Diacetamid-hexa-2,4-dien, Crotonaldehyd und N-Acetyl-1,5-hexatrienylamin. Verunreingungen wie Crotonaldehyd, die von der Eigenkondensation des Acet aldehyds resultieren, sind Radikalinhibitoren und be einflussen die Polymerisation nachteilig. Diese Verun reinigungen verursachen eine beträchtliche Reduktion des Molekulargewichts des Polymers und der Polymerausbeute, wenn sie in der Polymerisationsmischung vorhanden sind. Es ist folglich ein Monomer hoher Reinheit erforderlich, um Polymere mit hohem Molekulargewicht und hoher Ausbeute zu synthetisieren, und das Monomer mit hoher Reinheit ist ebenfalls erforderlich, um die Polymerisationen in kontrol lierbarer Weise durchzuführen.Because of the nature of the pyrolysis reactions, this is because of this Processed N-vinylacetamide with the starting materials of the reaction or with intermediate products uncleaned. For example, this is due to the pyrolysis of Ethylidene-bis-acetamide produced with N-vinylacetamide one mole of acetamide per mole of N-vinylacetamide cleans. It turned out that because of the proximity of the boilers points of these two materials a clean separation pretty much by conventional distillation processes is difficult. In addition to the existing acetamide often also some minor impurities such as 1,1-diacetamide-hexa-2,4-diene, crotonaldehyde and N-acetyl-1,5-hexatrienylamine. Impurities like Crotonaldehyde caused by the self-condensation of acet aldehydes result, are radical inhibitors and be affect the polymerization adversely. This Verun cleaning causes a considerable reduction in the Molecular weight of the polymer and the polymer yield, if they are present in the polymerization mixture. It therefore, a high purity monomer is required to Polymers with high molecular weight and high yield synthesize, and the monomer is of high purity also required to control the polymerizations performable way.
US-PS 40 18 826 (1977) beschreibt die Reaktion von Acet aldehyd mit Acetamid und das nachfolgende pyrolytische Cracken des so gebildeten Ethyliden-bis-acetamids, um N-Vinylacetamid zu bilden, das dann zu Poly(N-vinylacet amid) polymerisiert wird. Das resultierende Polymer kann mit Mineralsäure hydrolysiert werden, um das Aminsalz des Polymers zu bilden, das bei der Herstellung von Farbstof fen und Färbemitteln vorteilhaft ist. Es wird festge stellt, daß N-Vinylacetamid vor der Polymerisation durch Destillation, fraktionelle Kristallisation oder Ionen austausch abgetrennt und gereinigt werden kann.U.S. Patent 40 18 826 (1977) describes the reaction of acet aldehyde with acetamide and the subsequent pyrolytic Cracking the ethylidene-bis-acetamide thus formed to Form N-vinylacetamide, which then to poly (N-vinylacet amide) is polymerized. The resulting polymer can be hydrolyzed with mineral acid to give the amine salt of To form polymers used in the manufacture of dye fen and colorants is advantageous. It is fixed ensures that N-vinylacetamide passes through before polymerization Distillation, fractional crystallization or ions exchange can be separated and cleaned.
US-PS 42 55 548 (1981) beschreibt auf der anderen Seite im Beispiel 1 ein umfassendes Reinigungsverfahren, das erfor derlich ist, um N-Vinylacetamid mit Polymerisationsquali tät zu erhalten. Dieses N-Vinylacetamid, das durch Pyro lyse von Ethyliden-bis-acetamid hergestellt wurde, wurde durch ein mehrfaches Lösungsmittel-Lösungsmittel-Ausschüt teln gereinigt, wobei große Mengen an Wasser und Ether und neun kontinuierliche Extraktionen, gefolgt von aufeinan derfolgendem Waschen mit Wasser und Salzlake und das nach folgende Trocknen des Produktes mit Natriumsulfat und Mag nesiumsulfat angewendet wurden.US-PS 42 55 548 (1981) on the other hand describes in Example 1 a comprehensive cleaning process, the requ is necessary to N-vinylacetamide with polymerization to maintain activity. This N-vinylacetamide, which is made by Pyro Lysis of ethylidene-bis-acetamide was made through multiple solvent-solvent discharge cleaned with large amounts of water and ether and nine continuous extractions followed by one after the other the following washing with water and brine and after that subsequent drying of the product with sodium sulfate and mag nesium sulfate were used.
US-PS 44 01 516 (1983) befaßt sich ebenfalls mit dem Pro blem der Abtrennung von "Acetamidethylen" (N-Vinylacet amid) von den Pyrolyseprodukten von Ethylen-bis-acetamid. Die hier vorgeschlagene Lösung des Problemes ist die Ver besserung der Destillation durch Zusatz eines hochsieden den Polyols, wie Glycerin.US-PS 44 01 516 (1983) also deals with the Pro With the separation of "Acetamidethylen" (N-Vinylacet amide) from the pyrolysis products of ethylene-bis-acetamide. The solution to the problem proposed here is Ver Improvement of the distillation by adding a high boil the polyols, such as glycerin.
Overberger und Kikyotani, Journal of Polymer Science, Polymer Chemistry Edition, 21, 525-540 (1983) berichten über die Reinigung von N-Vinylacetamid durch Rekristalli sation aus Isopropylalkohol, gefolgt von Säulenchromato graphie über Kieselgel mit Ethylacetat-Elution. Diese Entgegenhaltung stellt fest, daß nur ein Polymer mit ge ringem Molekulargewicht (MW=1000-3000) erhalten wird, wenn das Monomer nicht zuerst gereinigt wird. Das von dieser Entgegenhaltung vorgeschlagene Abtrennungsverfahren ist im kommerziellen Umfang nicht praktisch. Die Chromato graphietrennung eines kommerziellen Produktes erfordert äußerst hohe Kosten und erzeugt das Produkt nach der Chromatographie über einem großen Volumen des Feststoff adsorbens als verdünnte Lösung in einem Lösungsmittel.Overberger and Kikyotani, Journal of Polymer Science, Polymer Chemistry Edition, 21, 525-540 (1983) report on the purification of N-vinylacetamide by recrystalli isopropyl alcohol followed by column chromatography graphite on silica gel with ethyl acetate elution. These Citation states that only a polymer with ge low molecular weight (MW = 1000-3000) is obtained, if the monomer is not purified first. That from separation procedures proposed in this document is not practical on a commercial scale. The Chromato graphic separation of a commercial product required extremely high cost and produces the product after the Chromatography over a large volume of the solid adsorbent as a dilute solution in a solvent.
Stackman und Sommerville, Industrial Engineering Chemistry, Product Research Division 24, 246-252 (1985) erkennt die Schwierigkeit bei der Reinigung von N-Vinyl acetamid, das durch ein Zweistufenverfahren hergestellt wurde, das mit Acetaldehyd und Acetamid beginnt. Es wird ein Reinigungsverfahren beschrieben, das das Gießen des Pyrolyseproduktes in Ethylether, um Acetamid und Ethyli den-bis-acetamid auszufällen, umfaßt, wobei eine dunkel braune Lösung von N-Vinylacetamid bleibt. Es wird fest gestellt, daß eine Anzahl anderer Lösungsmittel als Ersatz für Ethylether, einschließlich Toluol, versucht wurde, es war jedoch keines vorteilhaft. Die weitere Reinigung der Etherlösung wurde durch nachfolgende Säulenchromatogra phie, Behandlung mit Holzkohle und Destillation durchge führt. Es wird festgestellt, daß das Monomer nicht gut polymerisiert, wenn einer dieser Schritte weggelassen wurde.Stackman and Sommerville, Industrial Engineering Chemistry, Product Research Division 24, 246-252 (1985) recognizes the difficulty in cleaning N-vinyl acetamide, which is produced by a two-stage process that starts with acetaldehyde and acetamide. It will described a cleaning process that involves pouring the Pyrolysis product in ethyl ether to acetamide and ethyli precipitate the bis-acetamide, one being dark brown solution of N-vinylacetamide remains. It's getting firm asked that a number of other solvents be substituted for ethyl ether, including toluene, it was tried however, none was beneficial. Further cleaning the Ether solution was purified by subsequent column chromatography Phie, treatment with charcoal and distillation leads. It is found that the monomer is not good polymerizes if any of these steps are omitted has been.
Die japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 61-65 853 (1986) beschreibt die Verwendung von Waschwasser und Alkohol, Ester- oder Ketonlösungsmitteln in einer Extraktionskolonne, um das N-Vinylacetamid abzutrennen, das durch thermische Zersetzung von Ethyliden-bis-acet amid hergestellt wurde. Diese Anmeldung stellt fest, daß N-Vinylacetamid nicht mit unpolaren Lösungsmitteln, wie Kohlenwasserstoffen extrahiert werden kann.Japanese Patent Application, Publication No. 61-65 853 (1986) describes the use of wash water and alcohol, ester or ketone solvents in one Extraction column to separate the N-vinylacetamide, by thermal decomposition of ethylidene-bis-acet amide was produced. This application states that N-vinylacetamide not with non-polar solvents, such as Hydrocarbons can be extracted.
Andere Wege zu N-Vinylacetamid werden von US-PS 45 54 377 (1986) vorgeschlagen, die die Herstellung von N-Vinylacet amid durch Pyrolyse von N-(α-Alkoxyethyl)acetamid be schreibt, das aus Dimethylacetal und Acetamid hergestellt wurde. Ein Beispiel beschreibt die Reinigung von N-Vinyl acetamid, das durch Pyrolyse von N-(α-Methoxyethyl) acetamid hergestellt wurde, durch Verdünnung des Produktes mit Methanol und anschließende Behandlung mit aktivierter Holzkohle.Other routes to N-vinylacetamide are proposed by US Pat. No. 4,554,377 (1986) which describes the preparation of N-vinylacetamide by pyrolysis of N- ( α- alkoxyethyl) acetamide, which was prepared from dimethylacetal and acetamide. An example describes the purification of N-vinyl acetamide, which was produced by pyrolysis of N- ( α- methoxyethyl) acetamide, by diluting the product with methanol and then treating it with activated charcoal.
US-PS 45 67 300 (1986) beschreibt die Verwendung eines basischen Katalysators, damit Acetaldehyd mit Formamid reagiert, um N-(α-Hydroxyethyl)formamid zu erhalten, das dann mit primärem oder sekundärem Alkohol über einem sauren Katalysator reagieren kann, um N-(α-Alkoxyethyl) formamid zu erzeugen, das dann thermisch zu N-Vinylform amid umgewandelt werden kann. US Pat. No. 4,567,300 (1986) describes the use of a basic catalyst for acetaldehyde to react with formamide to obtain N- ( α- hydroxyethyl) formamide, which can then react with primary or secondary alcohol over an acid catalyst to give N - Generate ( α- alkoxyethyl) formamide, which can then be thermally converted to N-vinylform amide.
Keine oben beschriebene Veröffentlichung aus dem Stand der Technik beschreibt ein Verfahren zur Reinigung von N- Vinylacetamid, das mit Acetamid verunreinigt ist, auf eine Art und Weise, die ökonomisch auf ein kommer zielles Verfahren übertragen werden kann.No publication from the state of the art described above Technology describes a process for cleaning N- Vinylacetamide, which is contaminated with acetamide, on one Way that economically on a kommer target process can be transferred.
Nach der vorliegenden Erfindung kann N-Vinylacetamid mit Polymerisationsqualität hergestellt werden, indem N-Vinyl acetamid gereinigt wird, das bei seiner Herstellung mit Acetamid und möglicherweise anderen organischen Materia lien verunreinigt wurde. Das Reinigungsverfahren umfaßt die Extraktion des verunreinigten N-Vinylacetamids mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, wie Toluol, um eine Lösung des N-Vinylacetamids und eine ge ringere Menge der verunreinigenden Materialien im Koh lenwasserstoff-Lösungsmittel zu bilden, und den anschlie ßenden Kontakt dieser Lösung mit einer konzentrierten wäßrigen salzhaltigen Lösung und die Abtrennung der wäß rigen salzhaltigen Lösung von der Kohlenwasserstoff- Lösung, um eine Lösung von N-Vinylacetamid mit verbesser ter Reinheit in diesem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel zu erhalten.According to the present invention, N-vinylacetamide can be used Polymerization quality can be made by N-vinyl Acetamide is cleaned, which in its manufacture with Acetamide and possibly other organic materia l was contaminated. The cleaning process includes the extraction of the contaminated N-vinyl acetamide with an aromatic hydrocarbon solvent such as Toluene to a solution of the N-vinylacetamide and a ge less amount of contaminating materials in the Koh to form hydrogen sulfide, and the subsequent ß contact this solution with a concentrated aqueous saline solution and the separation of the aq saline solution from the hydrocarbon Solution to improve a solution of N-vinylacetamide with ter purity in this hydrocarbon solvent receive.
Die Erfindung schafft ebenfalls ein Verfahren zur Bildung von Poly(N-vinylacetamid) durchThe invention also provides a method of formation of poly (N-vinylacetamide)
- a) Kondensation von Acetamid und Acetaldehyd, um Ethyli den-bis-acetamid herzustellen;a) Condensation of acetamide and acetaldehyde to ethyl to produce the bis-acetamide;
- b) Pyrolyse des Ethyliden-bis-acetamid-Produktes vom Schritt (a), um ein verunreinigtes N-Vinylacetamid- Produkt zu bilden;b) pyrolysis of the ethylidene bis-acetamide product from step ( a ) to form a contaminated N-vinylacetamide product;
- c) Auflösung des N-Vinylacetamids aus dem Produkt vom Schritt (b) in Toluol, um eine erste Lösung zu bilden; c) dissolving the N-vinyl acetamide from the product of step ( b ) in toluene to form a first solution;
- d) Abtrennung der ersten Lösung vom vorhandenen unlös lichen Material;d) separation of the first solution from the existing unsolvable one material;
- e) Kontakt der ersten Lösung mit Salzlake, um eine zweite Lösung von N-Vinylacetamid in Toluol zu bilden;e) contact of the first solution with brine to a second Form solution of N-vinylacetamide in toluene;
- f) Abtrennung der zweiten Lösung von der Salzlake, die Acetamid enthält;f) separation of the second solution from the brine, the Contains acetamide;
- g) Extraktion der zweiten Lösung mit Wasser, um eine wäßrige Lösung von N-Vinylacetamid zu bilden; undg) extraction of the second solution with water to a to form aqueous solution of N-vinylacetamide; and
- h) Polymerisation des N-Vinylacetamids in der wäßrigen Lösung, entweder als Lösung oder als Emulsion in Öl.h) polymerization of the N-vinylacetamide in the aqueous Solution, either as a solution or as an emulsion in oil.
Das gereinigte N-Vinylacetamid, das dadurch zu Poly(N vinylacetamid) polymerisiert wurde, kann durch Hydrolyse leicht zu Poly(vinylamin) umgewandelt werden. Bei dieser Hydrolyse werden die Amid-Anteile im Polymer in Amingrup pen oder Aminsalze umgewandelt.The purified N-vinylacetamide, which thereby becomes poly (N vinyl acetamide) has been polymerized by hydrolysis easily converted to poly (vinylamine). At this The amide portions in the polymer in Amingrup are hydrolysed pen or amine salts converted.
Während das Reinigungsverfahren dieser Erfindung bei der Reinigung von N-Vinylacetamid vorteilhaft ist, wenn Acet amid beim Herstellungsverfahren verwendet wird, ist es besonders wertvoll, wenn der Herstellungsweg die Reaktion von Acetaldehyd und Acetamid ist, um Ethyliden-bis-acet amid zu bilden, das dann zu N-Vinylacetamid pyrolysiert wird, wie es in US-PS 40 18 826 beschrieben ist. Andere mögliche Wege zu N-Vinylacetamid umfassen jedoch die Reaktion von Dimethylacetal und Acetamid, um N-(α- Methoxyethyl)acetamid zu bilden, oder die Reaktion von Acetaldehyd und Acetamid über einem basischen Katalysator, um N-(α-Hydroxyethyl)acetamid zu bilden, das dann zu N-(α -Alkoxyethyl)acetamid umgewandelt und zu N-Vinyl acetamid pyrolysiert werden kann. Bei diesen Verfahren bildet Acetamid die größte Verunreinigung, z. B. etwa 40 Gew.-%. Ebenfalls in signifikanten Mengen, z. B. etwa 8 Gew.-%, ist Ethyliden-bis-acetamid vorhanden, das beim Pyrolyseschritt unumgewandelt bleibt. Schwerere Neben produkte in signifikanten Mengen (größer als 2 Gew.-%) sind ebenfalls häufig vorhanden.While the purification process of this invention is advantageous in the purification of N-vinyl acetamide when acetamide is used in the manufacturing process, it is particularly valuable if the manufacturing route is the reaction of acetaldehyde and acetamide to form ethylidene-bis-acet amide, which is then pyrolyzed to N-vinylacetamide as described in U.S. Patent 4,018,826. However, other possible routes to N-vinylacetamide include the reaction of dimethyl acetal and acetamide to form N- ( α -methoxyethyl) acetamide, or the reaction of acetaldehyde and acetamide over a basic catalyst to form N- ( α- hydroxyethyl) acetamide form, which can then be converted to N- ( α- alkoxyethyl) acetamide and pyrolyzed to N-vinyl acetamide. In these processes, acetamide is the largest contaminant, e.g. B. about 40 wt .-%. Also in significant amounts, e.g. B. about 8 wt .-%, ethylidene-bis-acetamide is present, which remains unconverted in the pyrolysis step. Heavier by-products in significant quantities (greater than 2% by weight) are also often present.
Der Hauptteil der Acetamid-Verunreinigungen wird als unlösliche Materialien durch Filtration oder Dekantieren durch Behandlung des rohen N-Vinylacetamids mit einem aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Toluol, entfernt. Die Menge des vorhandenen aromatischen Kohlenwasserstoffs sollte ausreichend sein, um das N-Vinylacetamid vollstän dig aufzulösen, und Verhältnisse in der Größenordnung von 5 : 1 bis 30 : 1 auf Gewichtsbais sind praktikabel. Es ist bevorzugt, daß die Extraktion mit einem Verhältnis von etwa 5 bis 15 Gew.-Teile des Kohlenwasserstoffs, vorzugs weise Toluol, zu einem Teil N-Vinylacetamid durchgeführt wird. Es wurde gefunden, daß ein Verhältnis von 10 : 1 den Verlust von N-Vinylacetamid während der nachfolgenden Schritte minimiert, während geringere Verhältnisse zu wesentlichen Verlusten von N-Vinylacetamid führen.The majority of the acetamide contaminants are called insoluble materials by filtration or decanting by treating the crude N-vinyl acetamide with a aromatic hydrocarbon such as toluene removed. The Amount of aromatic hydrocarbon present should be sufficient to complete the N-vinylacetamide dig, and ratios on the order of 5: 1 to 30: 1 on weight bases are workable. It is preferred that the extraction be at a ratio of about 5 to 15 parts by weight of the hydrocarbon, preferably as toluene, to a part of N-vinylacetamide becomes. It was found that a ratio of 10: 1 den Loss of N-vinyl acetamide during the subsequent Steps minimized while lower ratios too lead to substantial losses of N-vinylacetamide.
Andere aromatische Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel können eingesetzt werden, wie Benzol, Xylol oder Ethylbenzol. Obwohl jedes Isomer von Xylol verwendet werden kann, sind am üblichsten die ortho-, meta- und para-Isomere als Mischung in einem handelsüblichen Lösungsmittel vorhanden.Other aromatic hydrocarbon solvents can are used, such as benzene, xylene or ethylbenzene. Although any isomer of xylene can be used most commonly the ortho, meta and para isomers as Mixture present in a commercially available solvent.
Nach der Lösungsmittelbehandlung mit dem aromatischen Kohlenwasserstoff enthält die Kohlenwasserstoff-Lösung das gereinigte N-Vinylacetamid, z. B. etwa 85% Reinheit oder mehr, in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt des N-Vinyl acetamids. Je geringer der Feuchtigkeitsgehalt ist, desto höher ist der Wirkungsgrad der Extraktion des N-Vinyl acetamids, der aus diesem Extraktionsschritt resultiert, und vorzugsweise ist der Feuchtigkeitsgehalt im N-Vinyl acetamid kleiner als etwa 1% (alle angegebenen Prozent sätze beruhen auf Gewichtsbasis, wenn es nicht anders gekennzeichnet ist).After the solvent treatment with the aromatic Hydrocarbon contains the hydrocarbon solution purified N-vinyl acetamide, e.g. B. about 85% purity or more, depending on the moisture content of the N-vinyl acetamids. The lower the moisture content, the more extraction efficiency of N-vinyl is higher acetamids resulting from this extraction step and preferably the moisture content in the N-vinyl acetamide less than about 1% (all percentages given Rates are based on weight unless otherwise is marked).
Im zweiten Schritt wird die N-Vinylacetamid-Lösung im aromatischen Kohlenwasserstoff mit einer konzentrierten, wäßrigen, salzhaltigen Lösung, z. B. einer wäßrigen Lösung der Chloride von Natrium, Kalium, Calcium oder Magnesium oder irgendeiner Kombination in Kontakt gebracht. Diese Lösung muß konzentriert sein, d. h. mindestens 80% Sätti gung, und es ist bevorzugt, daß die Lösung vollständig gesättigt ist, um die Verluste an NVA zu minimieren. Die bevorzugte Lösung für diesen Schritt ist eine Natrium chlorid-Salzlake. Dieser Waschschritt mit Salzlake ent fernt viel des verbleibenden Acetamids und der schwereren Nebenprodukte. Die Verwendung geringer Mengen der Salzlake ist sehr wichtig, um eine hohe Rückgewinnung des N-Vinyl acetamids beizubehalten. Aus diesem Grund sollte das Ver hältnis des in der Lösung vorhandenen N-Vinylacetamids zur Menge der verwendeten Salzlake auf Gewichtsbasis so gering wie möglich sein, während noch das meiste des verbleiben den Acetamids und der schweren Nebenprodukte entfernt wird. Für Toluollösungen, die z. B. etwa 10% NVA und 3% Acetamid enthalten, kann ein Verhältnis von etwa 1 : 1 bis 5 : 1 NVA zu Salzlake und vorzugsweise 3 : 1 bis 4 : 1 verwendet werden. Um die beste Rückgewinnung von N-Vinylacetamid nach dieser Waschung mit Salzlake zu erhalten, enthält die aromatische Kohlenwasserstoff-Lösung N-Vinylacetamid mit einer Reinheit von mehr als 96%. Diese Lösung kann direkt zur Lösungspolymerisation oder zur Umkehr-Emulsionspoly merisation verwendet werden, oder eine wäßrige Lösung von N-Vinylacetamid wird einfach durch Extraktion der Toluol lösung mit Wasser hergestellt. Auf der anderen Seite kann das feste N-Vinylacetamid durch Entfernung des Lösungs mittels bei verringertem Druck oder durch Rekristallisa tion bei -30°C während 12 h isoliert werden. Der Zusatz eines unpolaren Kohlenwasserstoffs, wie Hexan, gestattet eine bequeme Kristallisation bei höheren Temperaturen, und zwar 0 bis 20°C. Dadurch wird das kristalline N-Vinyl acetamid mit einer Reinheit im Bereich von 95 bis 97% er halten.In the second step, the N-vinylacetamide solution in aromatic hydrocarbon with a concentrated, aqueous, saline solution, e.g. B. an aqueous solution the chlorides of sodium, potassium, calcium or magnesium or any combination. These Solution must be concentrated, i. H. at least 80% sati gung, and it is preferred that the solution be complete is saturated to minimize the loss of NVA. The preferred solution for this step is sodium chloride brine. This wash step with brine ent removes much of the remaining acetamide and heavier By-products. The use of small amounts of brine is very important to a high recovery of the N-vinyl to maintain acetamids. For this reason, the Ver ratio of the N-vinyl acetamide present in the solution The amount of brine used on a weight basis is so small be as possible while most of it remains the acetamids and heavy by-products removed becomes. For toluene solutions, e.g. B. about 10% NVA and 3% Acetamide can contain a ratio of about 1: 1 to 5: 1 NVA to brine and preferably 3: 1 to 4: 1 used will. For the best recovery of N-vinylacetamide after washing with brine contains aromatic hydrocarbon solution with N-vinylacetamide a purity of more than 96%. This solution can be done directly for solution polymerization or for reverse emulsion poly merization are used, or an aqueous solution of N-Vinylacetamide is made simply by extracting the toluene solution made with water. On the other hand, can the solid N-vinyl acetamide by removing the solution by means of reduced pressure or by recrystallization tion at -30 ° C for 12 h. The addition a non-polar hydrocarbon such as hexane convenient crystallization at higher temperatures, and 0 to 20 ° C. This will make the crystalline N-vinyl acetamide with a purity in the range of 95 to 97% hold.
Falls es erforderlich ist, kann die Reinheit sogar noch mehr erhöht werden, z. B. auf mehr als 99%. Das N-Vinyl acetamid mit höherer Reinheit kann durch zusätzliche Schritte hergestellt werden, die die Extraktion des N-Vinylacetamids im Wasser, das Waschen der wäßrigen N- Vinylacetamid-Lösung mit einer kleinen Menge eines nicht mischbaren, polaren Lösungsmittels, wie Methyl-t-butyl ether, Ethyl-t-butylether oder Diethylether, zur Entfer nung weiterer Verunreinigungen, und die anschließende Ab trennung des Ethers aus der extrahierten nicht salzhalti gen, wäßrigen Lösung umfassen. Diese Lösung kann dann polymerisiert oder unter Zusatz anderer Comonomere co polymerisiert werden. Ein Monomer mit noch höherer Rein heit kann durch nachfolgenden Zusatz eines löslichen anorganischen Salzes, wie Natriumchlorid, zur extrahier ten und abgetrennten wäßrigen Lösung, wodurch eine hoch konzentrierte Salzlösung gebildet wird, die N-Vinylacet amid enthält, und Extraktion dieser Salzlösung mit Methy lenchlorid hergestellt werden. Das Methylenchlorid wird dann entfernt, und N-Vinylacetamid mit einer Reinheit von mindestens 99% wird gewonnen.If necessary, the purity can even be increased more, e.g. B. to more than 99%. The N-vinyl Acetamide with higher purity can be added Steps are made that involve the extraction of the N-Vinylacetamids in water, washing the aqueous N- Vinylacetamide solution with a small amount of one does not miscible, polar solvent, such as methyl t-butyl ether, ethyl t-butyl ether or diethyl ether, for removal further impurities, and the subsequent Ab separation of the ether from the extracted non-saline gene, aqueous solution. This solution can then polymerized or with the addition of other comonomers co be polymerized. A monomer with an even higher purity unit can be added by adding a soluble one inorganic salt, such as sodium chloride, for extraction th and separated aqueous solution, creating a high concentrated saline solution is formed, the N-Vinylacet contains amide, and extraction of this saline solution with methy Lenchlorid be produced. The methylene chloride is then removed, and N-vinylacetamide with a purity of at least 99% is won.
Dieses Reinigungsverfahren zu N-Vinylacetamid mit Poly merisationsqualität ist einfach, wirksam und leistungs fähig und kann leicht auf kommerzielle Größe übertragen werden. Die Abtrennung des Acetamids ermöglicht die Kreislaufführung der Ausgangsmaterialien, die nicht reagiert haben, zur Anfangsreaktion mit Acetaldehyd. Die aromatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel können eben falls abgetrennt und wiederverwendet werden. Es ist von besonderem Vorteil, daß das Filtrat, das das hochreine N-Vinylacetamid enthält, direkt zu Lösungspolymerisatio nen oder durch Extraktion mit Wasser in einer wäßrigen Lösungspolymerisation oder zur Umkehr-Emulsionspolymeri sation unter Verwendung von Tensiden verwendet werden kann.This cleaning process to N-vinylacetamide with poly merisation quality is simple, effective and efficient capable and can easily be transferred to commercial size will. The separation of the acetamide enables the Recycle the raw materials that are not have reacted to the initial reaction with acetaldehyde. The Aromatic hydrocarbon solvents can if separated and reused. It's from particular advantage that the filtrate, which is the highly pure Contains N-vinylacetamide, directly to solution polymerization NEN or by extraction with water in an aqueous Solution polymerization or reverse emulsion polymer tion can be used using surfactants can.
Dieses Beispiel verdeutlicht die typische Reinigung des rohen N-Vinylacetamids (NVA) entsprechend dieser Erfin dung, wie des NVA, das durch Pyrolyse von Ethyliden-bis acetamid erhalten wurde.This example illustrates the typical cleaning of the raw N-Vinylacetamids (NVA) according to this inven such as the NVA, which is obtained by pyrolysis of ethylidene acetamide was obtained.
100 g des rohen NVA-Pyrolyseproduktes (etwa 55% Reinheit) und 450 g Toluol werden in ein 1000 ml Becherglas gegeben. Die resultierende Mischung wird 30 min lang bei 25°C gut gerührt. Die gelbe Toluollösung wird von den unlöslichen Feststoffen dekantiert, die mit 2×40 g frischem Toluol gewaschen werden. Die Toluollösungen werden kombiniert und mit 20 g Salzlake gewaschen. Die gelbe Salzlakenlösung wird abgegossen. Die abschließende Toluollösung enthält NVA mit 96% Reinheit, wie es durch Gelchromatographie- Analyse gezeigt wurde. Der NVA-Feststoff wird durch Re kristallisation bei -30°C über 12 h isoliert. Die Rein heit dieses kristallinen NVA beträgt 96%, wie es durch magnetische Kernresonanz-Analyse festgestellt wurde. NVA mit höherer Reinheit (größer 99%) wird durch die-folgen den zusätzlichen Schritte isoliert. Die Toluollösung wird nach der Waschung mit Salzlake mit 4×100 ml Wasser extrahiert. Diese wäßrige Lösung wird dann mit 20 ml Ethylether zurückextrahiert. Diese Etherlösung wird abge gossen. Die wäßrige Lösung wird dann mit Natriumchlorid gesättigt und mit 4×250 ml Methylenchlorid extrahiert. 100 g of the raw NVA pyrolysis product (about 55% purity) and 450 g of toluene are placed in a 1000 ml beaker. The resulting mixture becomes good at 25 ° C for 30 minutes touched. The yellow toluene solution becomes insoluble Solids decanted with 2 × 40 g of fresh toluene getting washed. The toluene solutions are combined and washed with 20 g of brine. The yellow brine solution is poured off. The final toluene solution contains NVA with 96% purity, as determined by gel chromatography Analysis was shown. The NVA solid is replaced by Re crystallization isolated at -30 ° C for 12 h. The pure unit of this crystalline NVA is 96% as it passes through magnetic resonance analysis was found. NVA with higher purity (greater than 99%) will follow through isolated from the additional steps. The toluene solution will after washing with brine with 4 × 100 ml of water extracted. This aqueous solution is then with 20 ml Back extracted ethyl ether. This ether solution is removed poured. The aqueous solution is then mixed with sodium chloride saturated and extracted with 4 × 250 ml methylene chloride.
Nach Entfernung des Methylenchlorids bei verringertem Druck wird NVA mit 99% Reinheit erhalten.After removing the methylene chloride at reduced NVA pressure is obtained with 99% purity.
Dieses Beispiel verdeutlicht die Bedeutung der Monomer reinheit für die Polymerausbeute bei den nachfolgenden Polymerisationen.This example illustrates the importance of the monomer purity for the polymer yield in the following Polymerizations.
In einen 2 l 3-Hals-Rundkolben werden das rohe Pyrolyse produkt des N-Vinylacetamids, teilweise gereinigtes oder stark gereinigtes N-Vinylacetamid, Toluol und 2,2′-Azo bis(isobutyronitril)-Initiator, AIBN, gegeben. Wie bereits beschrieben, wird NVA mit 99% Reinheit erhalten. Die Polymerisationen werden 4 h lang bei 65°C unter Stick stoffatmosphäre durchgeführt. Während der Polymerisation fällt das Polymer aus. Am Ende der Reaktion wird die re sultierende Mischung filtriert. Die granularen Polymerpro dukte werden mit Aceton gewaschen und getrocknet. Die Wir kung der Monomereinheit auf die Polymerausbeute ist in Tabelle 1 gezeigt.The raw pyrolysis is placed in a 2 l 3-neck round bottom flask product of N-vinyl acetamide, partially purified or highly purified N-vinylacetamide, toluene and 2,2'-azo bis (isobutyronitrile) initiator, AIBN. As before described, NVA is obtained with 99% purity. The Polymerizations are carried out under stick for 4 hours at 65 ° C atmosphere carried out. During the polymerization the polymer precipitates. At the end of the reaction, the right the resulting mixture is filtered. The granular polymerpro Products are washed with acetone and dried. The We The monomer unit on the polymer yield is in Table 1 shown.
Wie durch die Information in Tabelle 1 gezeigt wird, hat die Monomerreinheit eine signifikante Wirkung auf die Aus beute des Poly(N-vinylacetamids).As shown by the information in Table 1 the monomer purity has a significant effect on the off Prey of poly (N-vinyl acetamide).
Die Moncmerreinheit zeigt ebenfalls eine starke Wirkung auf das Molekulargewicht des gebildeten Polymers, wie es durch dieses Beispiel gezeigt wird.The monomer purity also has a strong effect on the molecular weight of the polymer formed, as is is shown by this example.
Die Polymerisationen werden wie in Beispiel 2 durchge führt, außer daß anstelle von Toluol Wasser als Lösungs mittel verwendet wird. Die Polymere werden durch Ausfäl lung aus Aceton isoliert. Die Wirkung der Monomerreinheit auf das Molekulargewicht ist in Tabelle 2 gezeigt.The polymerizations are carried out as in Example 2 leads, except that instead of toluene water as a solution medium is used. The polymers are precipitated lung isolated from acetone. The effect of monomer purity on molecular weight is shown in Table 2.
Da dieses Beispiel die Lösungspolymerisation verdeutlicht, liegt das Molekulargewicht des Polymers bei einem Mittel wert. Ein Polymer von N-Vinylacetamid mit sehr hohem Mole kulargewicht kann durch Umkehr-Emulsionspolymerisation er halten werden, und die Auswirkung der Monomerreinheit ist bei diesen Verfahren gleich wichtig.Since this example illustrates solution polymerization, the molecular weight of the polymer is an average value. A polymer of N-vinylacetamide with a very high mole Specular weight can be achieved by reverse emulsion polymerization will hold, and the impact of monomer purity is equally important in these processes.
Das folgende Beispiel zeigt die Reinigung und die schnelle Polymerisation von NVA durch Extraktion und Rekristallisa tion aus Toluol/Hexan. Es zeigt ebenfalls die Nachteile der Verwendung einer zu großen Menge von Salzlake beim Waschschritt mit Toluol.The following example shows the cleaning and the quick Polymerization of NVA by extraction and recrystallization tion from toluene / hexane. It also shows the disadvantages using too much brine when using Wash step with toluene.
Rohes NVA, 56 lbs (25,4 kg), das aus der Pyrolyse von Ethyliden-bis-acetamid etwa 35% NVA enthält, wurde bei 50 bis 60°C in sieben Anteilen geschmolzen. Außer den ersten Fraktionen wurde jede aufeinanderfolgend mit dem zweiten Toluolextrakt der vorherigen Fraktion, dann mit dem ersten Toluolextrakt von der vorhergehenden Fraktion und schließlich mit einer zweifach größeren Menge von frischem Toluol extrahiert. In jedem Fall wurde die Aufschlämmung 0,5 h schnell gerührt und die gelbe überstehende Flüssig keit entfernt. Diese neun abschließenden Toluolextrakte enthielten von 5 bis 19% NVA (18,5 lbs (8,39 kg)) und 0,6 bis 4,2% Acetamid. Der Wirkungsgrad der NVA-Extraktion wurde mit größer als 90% bestimmt.Raw NVA, 56 lbs (25.4 kg) from the pyrolysis of Ethylidene-bis-acetamide containing about 35% NVA was found at 50 melted in seven proportions up to 60 ° C. Except for the first Fractions were each consecutive with the second Toluene extract from the previous fraction, then with the first toluene extract from the previous fraction and finally with a two times greater amount of fresh Toluene extracted. In each case, the slurry 0.5 h quickly stirred and the yellow supernatant liquid removed. These nine final toluene extracts contained from 5 to 19% NVA (18.5 lbs (8.39 kg)) and 0.6 up to 4.2% acetamide. The efficiency of NVA extraction was determined to be greater than 90%.
Jede Fraktion wurde in einem Verhältnis von 7,2 bis 10 Gew.-Teile der organischen Phase zu einem Teil der Salzlake mit Salzlake in Kontakt gebracht, abgetrennt und bei verringertem Druck auf etwa 30% NVA konzentriert. Jeder Fraktion wurde Hexan zugegeben, bis der Trübungs punkt erreicht wurde (etwa 65% des ursprünglichen Volu mens), und diese Lösungen wurden über Nacht auf 0°C ab gekühlt, um das Produkt auszufällen. Das kristalline Produkt wurde anschließend durch Dekantieren und Filtrie ren abgetrennt, mit Hexan gewaschen und unter Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet. Repräsentative Fraktionen wurden mit etwa 97% NVA und 2% Acetamid analysiert. Die Polymerisation bei einem Gewichtsverhältnis von 9 : 1 von Vinylacetat und NVA unter Stickstoff bei 60°C benötigte 0,15 bis 0,2 Mol-% eines Initiators, um innerhalb einer Stunde eine Reaktion zu erhalten.Each fraction was in a ratio of 7.2 to 10 parts by weight of the organic phase to a part of the Brine contacted with brine, separated and concentrated to about 30% NVA at reduced pressure. Hexane was added to each fraction until the turbidity point was reached (about 65% of the original vol mens), and these solutions were dropped to 0 ° C overnight chilled to precipitate the product. The crystalline The product was then decanted and filtered separated, washed with hexane and under vacuum Room temperature dried. Representative groups were analyzed with approximately 97% NVA and 2% acetamide. The Polymerization at a weight ratio of 9: 1 from Vinyl acetate and NVA under nitrogen at 60 ° C required 0.15 to 0.2 mol% of an initiator to within one Hour to get a response.
Die gesamte Ausbeute an NVA betrug 8,7 lbs (3,95 kg) oder 47%. Die Salzlaken-Waschungen enthielten zusätzlich 7,2 lbs (3,27 kg) NVA (39% der Gesamtmenge). Durch wei tere Extraktion mit Toluol konnte NVA aus den Salzlaken lösungen entfernt werden.The total yield of NVA was 8.7 lbs (3.95 kg) or 47%. The brine washes also included 7.2 lbs (3.27 kg) NVA (39% of the total). By white Extraction with toluene was possible with NVA from the brine solutions are removed.
Die vorliegende Erfindung liefert ein gereinigtes Monomer von N-Vinylacetamid, das zur Verwendung bei der Emulsions oder Lösungspolymerisation geeignet ist, um Polymere mit guter Ausbeute und hohem Molekulargewicht zu bilden. Die Erfindung ermöglicht die Verwendung der Ausgangsmateria lien Acetamid und Acetaldehyd, um N-Vinylacetamid zu bil den, das dann auf kontrollierbare Weise in kommerziellem Umfang gereinigt und polymerisiert werden kann.The present invention provides a purified monomer of N-vinylacetamide, which is for use in the emulsion or solution polymerization is suitable for using polymers good yield and high molecular weight. The Invention enables the use of the starting material lien acetamide and acetaldehyde to form N-vinylacetamide the one that is then controlled in a commercial manner Scope can be cleaned and polymerized.
Claims (14)
- a) Kondensation von Acetamid und Acetaldehyd, um Ethyliden-bis-acetamid herzustellen;
- b) Pyrolyse des Ethyliden-bis-acetamid-Produktes vom Schritt (a), um ein verunreinigtes N-Vinylacet amid-Produkt zu bilden;
- c) Auflösung des N-Vinylacetamids aus dem Produkt vom Schritt (b) in Toluol, um eine erste Lösung zu bilden;
- d) Abtrennung der ersten Lösung vom vorhandenen un löslichen Material;
- e) Kontakt der ersten Lösung mit Salzlake, um eine zweite Lösung des N-Vinylacetamids in Toluol zu bilden;
- f) Abtrennung der zweiten Lösung von der Acetamid enthaltenden Salzlake;
- g) Extraktion der zweiten Lösung mit Wasser, um eine wäßrige Lösung von N-Vinylacetamid zu bilden; und
- h) Polymerisation des N-Vinylacetamids in der wäßri gen Lösung entweder als Lösung oder als Emulsion in Öl.
- a) condensation of acetamide and acetaldehyde to produce ethylidene-bis-acetamide;
- b) pyrolysis of the ethylidene bis-acetamide product from step ( a ) to form a contaminated N-vinylacetamide product;
- c) dissolving the N-vinyl acetamide from the product of step ( b ) in toluene to form a first solution;
- d) separation of the first solution from the existing insoluble material;
- e) contacting the first solution with brine to form a second solution of the N-vinyl acetamide in toluene;
- f) separation of the second solution from the brine containing acetamide;
- g) extracting the second solution with water to form an aqueous solution of N-vinylacetamide; and
- h) polymerization of the N-vinylacetamide in the aqueous solution either as a solution or as an emulsion in oil.
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